Grand oral du bac : LES STATIONS ORBITALES
Publié le 05/02/2019
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serait particulièrement économique. En tout état de cause, la Lune semble promise à devenir le banc d’essai des futures colonies et des industries de l’espace. Des bases habitées pourraient s’y implanter dès 2025 afin de tester la construction de structures et d’exploiter les ressources propres à la Lune comme son sol riche en minéraux (fer et titane par exemple). Celle-ci constitue en outre un poste d’observation idéal pour l’astronomie, surtout sa face cachée protégée du clair de terre: les premières superstructures sur la Lune seront sans doute des observatoires astronomiques tournés vers le cosmos.
Il sera alors temps de songer aux grandes colonies orbitales préconisées par les visionnaires, voire de songer à des vols interstellaires afin de repousser nos frontières vers les étoiles. L’étoile la plus proche, Proxima Centauri, est située à moins de quatre années-lumière du système solaire. Mais, même en voyageant à des vitesses
À partir de l'hiver 1997-1998 a déjà débuté la construction d’Alpha, elle s’étendra sur quatre ans jusqu’en 2002. Seront lancés, tour à tour, le module central FGB construit en commun par les Américains et les Russes et servant surtout, grâce à ses panneaux solaires, à la production d’électricité ; un module de liaison comportant de multiples sas d’amarrages (construit aux États-Unis) ; une station d’occupation Mir 2 (russe) ; un laboratoire américain; un vaisseau de sauvetage Soyouz (russe) ; un mât télescopique porteur de panneaux solaires supplémentaires; et un laboratoire européen baptisé Colombus et assorti d’un remorqueur spatial pour les manœuvres en orbite. Ces modules européens seront lancés vers la station Alpha par la fusée Ariane 5. En juin 2002, lorsque la station sera entièrement opérationnelle, l’ensemble devrait avoir une masse de 4401, gravitant à une altitude de 400 km, et sera occupé par des équipages d’une demi-douzaine de personnes se
relayant pour travailler dans sept laboratoires d’observation de la Terre et de l’espace, de recherches médicales et d’élaboration de nouveaux matériaux en apesanteur. L’exploitation de la station est prévue pour durer jusqu’en 2010.
Vers le futur
À plus long terme, certains visionnaires comme l’Américain Gérard O’Neil préconisent de grandes colonies orbitales d’hommes et de femmes vivant dans des structures cylindriques ou sphériques de plusieurs kilomètres de long tournant lentement sur leur axe afin de générer une pesanteur artificielle grâce à la force centrifuge. Si l’espèce humaine veut vivre dans l’espace de façon permanente, une forme de pesanteur est en effet nécessaire pour assurer l’équilibre biologique des individus (à terme, l’absence de pesanteur entraîne en effet des perturbations du système cardio-vasculaire et une décalcification des os). Afin d’être totalement autonomes, ces mégapoles de l’espace devraient générer leur propre énergie (ce qui n’est pas un problème grâce au rayonnement solaire) ainsi que leur oxygène, leurs réserves d’eau et leur propre nourriture. De véritables écosystèmes en vase clos seraient alors à entretenir.
Au lieu d’être mis en orbite depuis la Terre - ce qui représenterait des dépenses d’énergie considérables -, les matériaux pour la construction de ces colonies pourraient provenir de la Lune avant d’être catapultés dans l’espace par des accélérateurs magnétiques. La pesanteur de la Lune étant beaucoup plus faible que celle de la Terre, le convoyage de ces matériaux en orbite
Vision futuriste de Greg Bear d’une colonie de l'espace en forme de cylindre.
Sa lente rotation assurerait une pesanteur artificielle par force centrifuge: plusieurs espaces aménagés sur le pourtour du cylindre, accueilleraient cultures et nappes d’eau liquide. Leurs habitants verraient leurs voisins des autres parcelles évoluant tète en bas!
extraordinairement élevées de l’ordre de 30000 km/s, un vol vers cette étoile durerait en fait près d’un demi-siècle. Dans cette hypothèse, ce seraient sans doute les enfants nés pendant le voyage qui arriveraient à destination plutôt que leurs parents, décédés en cours de route. Ces nouvelles générations, qui n’auraient jamais connu ni vécu sur la Terre, seraient véritablement les enfants du cosmos.
▼ Les Américains ont longtemps compté sur leur navette spatiale pour assembler leur propre station en orbite, comme le montre cette vue d’artiste datant de 1982. Le projet fut mis en œuvre vingt ans plus tard.
«
Les
stations orbitales
module lunaire de petite taille se séparant du
reste du convoi une fois que le train spatial était
en bonne position au-dessus de la Lune.
Réalisée
en plusieurs étapes avec ses séparations et ses
réunifications de modules, elle ouvrait ainsi la
voie aux futures constructions dans l'espace.
Le train spatial
Les difficultés étaient nombreuses.
La première
technique à maîtriser dans J'ambitieux concept
du train spatial était celle des rendez-vous et de
l'arrimage de deux modules dans l'espace.
Le pro
blème posé aux ingénieurs était nouveau et bien
plus difficile à réaliser que J'accostage de deux ......
Station orbitale
russe Mir.
La photographie, prise
depuis la navette
américaine Atlantis
lors des dernières
manœuvres
d'approche, révèle
l'impressionnant
complexe orbital
que représente
la station Mir.
Ce complexe
a été assemblé
par les Russes
dans l'espace à partir
de plusieurs modules
lancés séparément.
navires ou le ravitaillement en vol d'un avion
bombardier par un transporteur de carburant.
En orbite, les vitesses des engins spatiaux
étaient beaucoup plus élevées, mais surtout les
changements de vitesse et de direction obéis
saient aux lois de la gravitation dont les subtilités
étaient encore mal connues des ingénieurs et des
pilotes.
Les astronautes s'habituèrent à ces
manœuvres en suivant des cours théoriques
(J'Américain Buzz Aldrin écrivit notamment sa
thèse de doctorat sur les rendez-vous orbitaux) et
répétèrent les opérations à effectuer dans des
simulateurs au sol au centre d'entraînement de
Houston.
Un programme d'essais en vol sur trois
ans (1965- 1967) fut mis sur pied pour mettre en pratique
ces techniques de rendez-vous et d'ac
costage: Je programme Gemini.
Les vols Gemini furent J'occasion de grandes
premières spatiales avec notamment le premier
rendez-vous « à bout portant •• entre les cabines
Gemini 6 et Gemini 7, lancées en décembre 1965
à onze jours d'écart et respectivement pilotées
par les astronautes Walter Schirra et Frank
Borman.
Les deux vaisseaux réussirent à se rap
procher à moins d'un mètre J'un de J'autre.
Une
performance jugée plus qu'encourageante par les
ingénieurs de la NASA.
Lors du vol suivant de
Gemini 8, Neil Armstrong effectua le premier
accostage avec une fusée-cible préalablement
mise en orbite, emboîtant Je nez de sa cabine
Gemini dans un embout conique situé à l'avant
de la fusée-cible.
Démonstration était ainsi faite
que J'assemblage de structures dans J'espace était
parfaitement réalisable.
Suivirent, de 1968 à 1972,
les vols Apollo avec de nombreuses séquences
d'arrimage en orbites terrestre et lunaire.
Lés stations orbitales
Ce furent ensuite les Soviétiques qui se distinguè
rent avec la construction de grandes structures
en orbite terrestre: les premières stations orbi
tales Saliout, de 1971 à 1976, suivies du complexe
Mir de 1978 à nos jours.
La première station
Saliout mesurait exactement 16 rn de long pour
un poids de 19 tet fut lancée Je 19 avril 1971.
Elle
se composait de deux compartiments reliés par
des colliers d'étanchéité.
À J'extérieur figuraient
les appareils de rendez-vous (antennes radio et
' Vue d'artiste d'une future station
orbitale.
Un bras télémanipulateur
(d'origine canadjenne) déplace du fret
dans l'espace.
A l'arrière-plan en bas,
on distingue la navette américaine
qui est arrimée au sas de la station orbitale..
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